第四章 光 感知高考-【新课程能力培养】2025-2026学年高中物理选择性必修第一册练习手册（人教版）

N 高中物理选择性必修第一册（人教版） 感知 1.(2024·贵州卷)一种测量液体折射率的V 形容器，由两块材质相同的直角棱镜粘 合，并封闭其前后两端制作而成。容器 中盛有某种液体，一激光束从左边棱镜 水平射入，通过液体后从右边棱镜射出， 其光路如图所示。设 棱镜和液体的折射 率分别为no、n,光 棱镜 在棱镜和液体中的 棱镜 传播速度分别为o、 第1题图 v,则() A.n<no,v>Uo B.n<no,v<vo C.n>no,v>Vo D.n>no,v<vo 2.(2024·重庆卷)某同学设计了一种测量液 体折射率的方案。容器过中心轴线的剖 面图如图所示，其宽度为16cm,让单色 光在此剖面内从空气入射到液体表面的中 心。调整入射角，当反射光与折射光垂直 时，测出竖直器壁上的反 射光点与液体表面的距离 h,就能得到液体的折射 率n。忽略气壁厚度， 16cm 该方案可知( 第2题图 A.若h=4cm,则n=V3 B.若A=6cm,则m=等 C.若n=子，则heI0cm D.若n号，则h5cm (90)练 高考 3.(2024山东卷)检测球形滚珠直径是否合 格的装置如图甲所示，将标准滚珠a与 待测滚珠b、c放置在两块平板玻璃之间， 用单色平行光垂直照射平板玻璃，形成 如图乙所示的干涉条纹。若待测滚珠与 标准滚珠的直径相等为合格，下列说法 正确的是( 甲 第3题图 A.滚珠b、c均合格 B.滚珠b、c均不合格 C.滚珠b合格，滚珠c不合格 D.滚珠b不合格，滚珠c合格 4.(2024·辽宁卷)某同学自制双缝干涉实验 装置，在纸板上割出一条窄缝，于窄缝 中央沿缝方向固定一根拉直的头发丝形 成双缝，将该纸板与墙面平行放置，如 图所示。用绿色激光照双缝，能在墙面 上观察到干涉条纹。下列做法可以使相 邻两条亮纹中央间距变小的是() 头发丝 光藤 第4题图 A.换用更粗的头发丝 B.换用红色激光照双缝 C.增大纸板与墙面的距离 D.减小光源与纸板的距离 5.(2024.甘肃卷)（多选）如图为一半圆柱 形均匀透明材料的横截 面，一束红光a从空气沿 半径方向入射到圆心O, 当0=30°时，反射光b和 折射光c刚好垂直。下列 第5题图 说法正确的是() A.该材料对红光的折射率为V3 B.若0=45°，光线c消失 C.若入射光a变为白光，光线b为白光 D.若入射光a变为紫光，光线b和c仍 然垂直 6.(2024·广西卷)（多选）如图，S为单色 光源，S发出的光一部分直接照在光屏 上，一部分通过平面镜反射到光屏上。 从平面镜反射的光相当于S在平面镜中的 虚像发出的，由此形成了两个相干光源。 设光源S到平面镜和 光屏 到光屏的距离分别为 a和l,a≤l,镜面与 7777 平面镜 光屏垂直，单色光波 长为入。下列说法正 第6题图 确的是() A.光屏上相邻两条亮条纹的中心间距为 20 B.光屏上相邻两条暗条纹的中心间距为 第四章光。 C.若将整套装置完全浸入折射率为n的 蔗糖溶液中，此时单色光的波长变为入 D.若将整套装置完全浸入某种透明溶液 中，光屏上相邻两条亮条纹的中心间 距为A,则该液体的折射率为入 7.(2025·上海卷)光是从哪里来，又回到哪 里去？光是一个物理学名词，其本质是一 种处于特定频段的光子流。光源发出光， 是因为光源中电子获得额外能量。如果 能量不足以使其跃迁到更外层的轨道， 电子就会进行加速运动，并以波的形式 释放能量。如果跃迁之后刚好填补了所 在轨道的空位，从激发态到达稳定态， 电子就停止跃迁。否则电子会再次跃 迁回之前的轨道，并且以波的形式释放 能量。 (1)以下哪个选项中的图样符合红光和 紫光的双缝干涉图样() 红光 紫光 A B D (2)如图所示，自然光经过两个偏振片， 呈现在光屏上，偏振片B绕圆心转 动且周期为T,则光屏上两个光强最 小的时间间隔为( 自然光一 00e 甲 A.2TB.TC.0.5TD.0.25T 91 高中物理选择性必修第一册（人教版） (3)物理兴趣小组在做“测量玻璃的折 射率”实验时，若从c侧观察，插入 c时，应遮住 a、b;插入d 时，应遮住 依 据图中所标数 据，可得出该 玻璃的折射率 第7题图 为 8.(2024山东卷)某光学组件的横截面如图 所示，半圆形玻璃砖圆心为O点，半径 为R;直角三棱镜FG边的延长线过O 点，EG边平行于AB边且长度等于R, ∠FEG=30°。横截面所在平面内，单色光 线以0角入射到EF边发生折射，折射光 线垂直EG边射出。已知玻璃砖和三棱镜 对该单色光的折射率均为1.5。 (1)求sin0。 (2)以0角入射的单色光线，若第一次到 达半圆弧AMB可以发生全反射，求 光线在EF上入射点D(图中未标出)》 到E点距离的范围。 M 第8题图 (92)练 9.(2024·全国甲卷)一玻璃柱的折射率n= V3,其横截面为四分之一圆，圆的半 径为R,如图所示。截面在平面内，一 束与AB边平行的光线从圆弧人射。人射 光线与AB边的距离由小变大，距离为h 时，光线进入柱体后射到BC边恰好发生 全反射。求此时h与R的比值。 第9题图密，可知肥皂膜前后两个面的侧视形状应当是C。 2.A【解析】沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所 示位置，出射光恰好消失，说明在圆弧面刚好发生了全 反射，此时入射角的正弦值血C=名，根据全反射临界 角公式sinC=1可知该材料的折射率n=1.2,A正确。 3.C【解析】画出光路图，设从O点射人的光线的 折射角为r,由折射定律n=sin45° ,解得=30°。由几 sinr 何关系可知，在MN边的入射角为60°，大于全反射临 界角，所以光线不能从MW边射出，C正确。 4.D【解析】根据薄膜干涉现象，可知该区域薄膜 厚度d随坐标x逐渐减小。由于干涉条纹间隔逐渐增 大，所以d随坐标x的变化图像，可能正确的是D。 5.D【解析】根据双缝干涉条纹间隔公式，△x= 分，可知AP。由两束光通过三棱镜的光路图可知， N是波长为入，的光出射位置，D正确。 6.C【解析】垂直界面作出法线，可知b光的折射 角小于a光，由光的折射定律可知，b光的折射率大于 a光的折射率，根据光的频率越高折射率越大，可知a 光的频率小。根据全反射临界角公式sinC=1可知a光 发生全反射的临界角大，C正确，A、B、D错误 7.D【解析】如图所 0 示由几何关系可得入射 角为i=45°，折射角为r= 30°，根据折射定律有n= V2 sin45° 2 sin30° =V2, 1 2 第7题答图 所以A错误；光在光盘内的速度为=二=Y2c,所以 2 B错误：光束在b、c和d的强度之和小于光束a的强 度，因为在Q处光还有反射光线，所以C错误；光束c 的强度与反射光线PQ强度之和等于折射光线OP的强 度，所以D正确。 8.C【解析】光束a经圆心O射入半圆形玻璃砖， 出射光为b、c两束单色光，这是光的折射现象，A错 误；由图可知，相同入射角，光束b的折射角小于c, 参考答案与解析。 根据折射定律可知，玻璃砖对光束b的折射率大于对 光束c的折射率，C正确；由光的频率越高，波长越 短，折射率越大，可知在真空中光束b的波长小于光 束c的波长，B错误；由光速与折射率关系公式可知， 在玻璃砖中光束b的传播速度小于光束c的传播速度， D错误。 9.AB【解析】肥皂膜因为自重会上面薄而下面厚， 因表面张力的原因其截面应是一个圆滑的曲面而不是梯 形，A正确；薄膜干涉是等厚干涉，其原因为肥皂膜上 的条纹是前后表面反射光形成的干涉条纹，B正确；形 成条纹的原因是前后表面的反射光叠加出现了振动加强 点和振动减弱点，形成到破裂的过程上面越来越薄，下 面越来越厚，因此出现加强点和减弱点的位置发生了变 化，条纹宽度和间距发生变化，C错误；将肥皂膜外金 属环左侧的把柄向上转动90°，由于重力，表面张力和 黏滞力等的作用，肥皂膜的形状和厚度会重新分布，因 此并不会跟着旋转90°，D错误。 "感知高考 1.A【解析】由题图可知光从棱镜进入液体中时， 入射角小于折射角，根据折射定律可知n<o。根据速度 表达式=C,可得v>o。故选A。 2.B【解析】根据几何关系画 出光路图，如图所示。标注入射角 0,折射角02，根据折射定律可得 出会芹-8，若4m 则n=2,故A错误；若h=6cm,则 第2题答图 n=号，放B正确；若n=,则h号m,故C错误； 若子，则乌cm,故D错误。放选B。 3 3.C【解析】b与a位于同一条干涉条纹上，说明 两处空气膜的厚度相同，则滚珠b与标准滚珠a直径相 等，所以合格；c与a位于不同干涉条纹上，说明两处 空气膜的厚度不同，则滚珠c与标准滚珠a直径不相 等，所以不合格。故选C。 4A【解析】由于干涉条纹间距A=子，可知： 换用更粗的头发丝，双缝间距d变大，则相邻两条亮纹 中央间距△x变小，故A正确；换用红色激光照双缝， 69 高中物理选择性必修第一册（人教版） 波长变长，相邻两条亮纹中央间距△x变大，故B错 误；增大纸板与墙面的距离1，则相邻两条亮纹中央间 距△x变大，故C错误：减小光源与纸板的距离，不会 影响相邻两条亮纹中央间距△x,故D错误。故选A。 5.ABC【解析】根据几何关系可知从材料内发生折 射时光线的折射角为60，故折射率为m=sin60=V了， sin30° 故A正确；设临界角为C,得sinC=1=1<1 n V3 V2 故C<45°，故若0=45°，会发生全反射，光线c消失，故 B正确；由于光线b为反射光线，反射角等于人射角， 故当入射光a变为白光，光线b为白光，故C正确；对 同种介质，紫光的折射率比红光大，故若入射光a变为 紫光，折射角将变大，光线b和c不会垂直，故D错 误。故选ABC。 6.AD【解析】根据光的反射的对称性可知光源S 与平面镜中的虚像距离为2a,根据条纹间距公式可知， A:=宁A名入，放A正确，B错误：若将整套装置完全 浸入折射率为的蔗糖溶液中，光的频率不变，根据 f-c,=C,其中c为在真空中的光速，则入=入 n 故C错误；若将整套装置完全没人某种透明溶液中，光 屏上相邻两条亮条纹的中心间距为△，根据条纹间距 公式有△乙，可得A=24A,结合C选项的分析可 知A244-文，所以4，故D正确。故选AD n 7.(1)A(2)C(3)a、b的像和cn=sn8 sin 6, 【解析】(1)干涉条纹是平行等距明暗相间的条 纹，根据△=子入，红光的波长大于紫光，可知红光的 条纹间距大于紫光的条纹间距，故选项A正确；(2) 根据偏振原理，偏振片B每转过半周透光强度从最小到 最强，再到最小，可知光屏上两个光强最小的时间间隔 为0.5T,故选C。(3)若从c侧观察，插入c时，应遮 (70 住a、b;插人d时，应遮住c以及a、b的像；该玻璃 的折射率为n=sin0 sin 6, 8.(1)0.75(2)0<x≤23R 9 【解析】(1)由题意设光在三棱镜中的折射角为α， 则根据折射定律有n=sin日，由于折射光线垂直EG边射 sin o 出，根据几何关系可知a=∠FEG=30°，代入数据解得 sin0=0.75。 (2)根据题意作出单色 光第一次到达半圆孤AMB恰 好发生全反射的光路图如图， 则根据几何关系可知FE上从 0 P点到E点以0角入射的单色 光线第一次到达半圆孤AMB 都可以发生全反射，根据全 第7题答图 反射临界角公式有sinC=1。设P点到℉G的距离为l, n cos30,联立 则根据几何关系有I=-Rsin C。又因为体R 解得x= 2V3R,所以光线在EF上的人射点D到E 9 点的距离范围为0<x≤2Y3R。 9 9.1 1 【解析】如 V4-2V2 图，画出光路图，可知sin sin B V3。设临界角为C,得sinC= ,osC石，根据 n 3 第8题答图 a=B+C可得sin(B+C-V3,解得tanB-=，1 sin B ,故 3-1V2 可得sinB= V12-6V2 ,放可知合sina=V3ng 1 V4-2V2